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Gliederkette
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Gegenstand der Erfindung ist eine Gliederkette für ein stufenlos einstellbares
mechanisches Getriebe mit zwei Paaren von axial zueinander verstellbaren an- und
abtreibenden Scheiben mit flachkegelförmigen Laufflächen für die Gliederkette, die
für ihre Anlage daran Kettenglieder aufweist, welche den Laufflächen mit ihren Endflächen
anliegen. Besondere Eignung hat diese Gliederkette für hochtourig arbeitende Getriebe
für große Leistungen und Drehmomente bei geringem Bauvolumen, wie sie insbesondere
für den Antrieb von Kraftfahrzeugen mit Vorteilen gebraucht werden können.
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Gliederketten für Getriebe der genannten Art gibt es bereits in verschiedenen
Konstruktionen und Bauformen. Diese bekannten Gliederketten setzen sich aus einer
großen Zahl von verschieden gestalteten und genau gefertigten Einzelteilen zusammen
und sind deshalb nicht nur teuer in der Herstellung, sondern auch verhältnismäßig
schwer. Dadurch können sie die bei Kraftfahrzeugantrieben vorkommenden hohen Antriebsdrehzahlen
von 6000 1/min und mehr mit ausreichender Betriebssicherheit auf Dauer nicht standhalten,
weil die bei diesen Drehzahlen auftretenden starken Fliehkräfte die Kettenbeanspruchung
weiter erhöhen. Außerdem erfordern die vorkommenden starken Drehmomente eine verhältnismäßig
große Teilung für die Kettenglieder, die nicht nur die Laufruhe beeinträchtigt,
die auch für den kleinsten Laufkreis an den übertragenden Scheiben ein relativ großes
Durchmessermaß mit sich bringt. Das wiederum bedingt größere Scheiben mit einem
größeren Achsabstand ihrer Wellen zum Nachteil für das Gewicht und die Baugröße
des Getriebes, was allein schon dem Einbau in ein Kraftfahrzeug, beispielsweise
in einen Personenkraftwagen, entgegensteht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile
zu vermeiden und so eine Gliederkette für die einleitend bezeichnete Getriebeart
zu schaffen, die durch einen einfachen Aufbau kostengünstig herzustellen ist, ein
geringes Gewicht bei enger Teilung ihrer Glieder hat und trotzdem große Leistungen
mit guter Betriebssicherheit und Lebensdauer zu übertragen fähig ist. Die Aufgabenlösung
bietet nach der Erfindung eine Gliederkette mit Kettengliedern mit prismatischer
Grundgestalt, die sich zu einer Verbindung
untereinander ohne Kettenlaschen
in einer gegenseitigen Verhakung mit Gelenkwirkung dadurch befinden, daß rechtwinklig
zur Kettenstranglinie verlaufende Stege und Nuten der Kettenglieder im Eingriff
miteinander stehen, wobei die Anlageflächen dafür im Querschnittsprofil eine bestimmte
Neigung aufweisen.
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Die Zeichnung gibt mit Fig. 1 bis 4 drei Ausfihrungsbeispiele der
Erfindung im vergrößerten Zeichnunsmastab wieder und liegt der folgenden näheren
Beschreibung dieser Beispiele zugrunde, wobei diese Ausführungsformen der Erfindung
weitere wesentliche Merkmale und Ausgestaltungen zur Förderung des Aufgabenzweckes
aufweisen.
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Fig. 1 gibt eine bevorzugte Konstruktion der Gliederkette ausschnittweise
in Seitenansicht mit Blick auf das Querschnittsprofil ihrer Kettenglieder wieder.
Für diese Kette sind zwei Gruppen von Kettengliedern 1, 2 vorgesehen, die im Querschnitt
U-förmig völlig gleichgeformt und mit je zwei Stegen 3 und einer Nute 4 symmetrisch
zu ihrer Teilungslinie 5 gestaltet sind. Diese beiden Gruppen von Kettengliedern
1, 2 stehen in wechselnden Lagen mittels der Stege 3 und Nuten 4 miteinander im
sicheren und tragfähigen Eingriff. Die rechtwinklig zur Kettenstranglinie verlaufenden
Stege 3 und Nuten 4 der Kettenglieder stellen dabei zu der Verbindung aller Kettenglieder
1, 2 untereinander ohne Kettenlaschen eine unlösbare gegenseitige Verhakung mit
Gelenkwirkung her. Dazu haben die Anlageflächen 6, 7 der Stege 3 und Nuten 4 im
Querschnittsprofil eine bestimmte Neigung, wie in Fig, 1 durch eine Gerade 8 gekennzeichnet.
Durch diese Neigung lassen sich die Kettenglieder 1, 2 nur durch eine IPingsverschiebung
- quer zur Kettenstranglinie also - voneinander trennen, Im eingebauten Zustand
im Getriebe sind die Kettenglieder 1, 2 gegen ein Verschieben aneinander quer zur
Kettenstranglinie durch zylindrische Paßstifte 9 gesichert, von denen jeweils einer
fest in den Kettengliedern 2 der im Kettenstrang innen liegenden Gliedergruppe sitzt.
Dieser Paßstift 9 steht dabei ständig im Eingriff mit je einer Rille 10 in den beiden
Kettengliedern " der außen liegenden Gliedergruppe, die sich in Verhakung mit dem
innen liegenden, den Paßstift 9 aufweisenden Kettenglied 2 befinden.
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Die beiden Anlageflächen 6, 7 für den gegenseitigen Kontakt der Kettenglieder
1, 2 weisen eine solche bestimmte Wölbung im Profil auf, daß die sich beim Kettenumlauf
gelenkig bewegladen Kettenglieder
1, 2 unter Wälzkontakt aneinander
stehen; in Fig. 1 ist der Wölbungsradius durch R zekennzeichnet. In der Gliederkette
entstehen dadurch bei der Leistunsübertragung nur sehr geringe Verluste durch Reibung,
mit zugunsten eines hohen Ubertra.;ungs-Wirkungsgrades für das Getriebe. Außerdem
bietet die Glie jerkette dadurch erhöhte Sicherheit zeigen Verschleiß an ihren Gliedern,
wie es besonders ein hochtourig laufender Kraftfahrzeugantrieb erfordert. Die Wölbung
der Anlageflächen 6, 7 ist ihrem Radius nach so festgelegt, daß sie einerseits noch
bei maximaler Gelenkwirkung der Kettenglieder 1, 2 zu ihrem kleinsten Laufkreis
an den Scheiben 11 wirksam ist und anderseits flach genug ist, um nur geringe Hertzsche
Pressungen an den Anlageflächen 6, 7 bei der Leistungsübertragung aufkommen zu lassen.
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Für ihre Anlage an den flachkegelförmigen Laufflächen des Scheiben
11 sind die Endflächen 12 der Gliederkette an beiden Seiten im Profil schwach konvex
gewölbt und dem Kegelwinkel der Scheiben 11 angepaßt geneigt gestaltet, wie es Fig.
2 als Darstellung eines in Fig. 1 gekennzeichneten Längsschnittes durch ein Kettenglied
1 wiedergibt. Die Kontaktgeometrie zwischen Kettenglied 1, 2 und Scheibe 11 hat
dadurch einen günstigen Charakter für einen weichen Einlauf der Kettenstränge zwischen
die Scheiben 11, was zu einem geringen Betriebsgeräusch der Kette bei ihrem hochtourigen
Umlauf beiträgt. Außerdem läßt diese Kontaktxeometrie auch an den Enden der Kettenglieder
1, 2 nur geringe Hertzsche Pressungen durch die notwendigen Anpressungen zwischen
Scheiben 11 und Kettenglieder 1, 2 entstehen, zum Vorteil für die Verschleißsicherheit
und Lebensdauer von Kette und Scheiben. Die Herstellung dieses Profils erfolgt durch
Formschliff zweckm.ißig bei zum Strang zusammengefügten Kettengliedern 1, 2.
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Alle %erschnittsübergänge der Kettenglieder 1, 2 siri mit günstigen
Ausrundungen gebildet, die vermeiden, daß die hohe Belastbarkeit der Kette durch
schädliche Kerbwirkung an diesen Ubergängen herabgesetzt wird. Die Kettenglieder
1, 2 sind im Querschnitt auch so gestaltet, daß sie eine kostengünstige spanlose
Herstellung in einem Walz- oder Strangpressverfahren oder einem ähnlichen Verfahren
mit Außenkalibrierung erlauben. Auch eine Kombination von spanlosen Herstellverfahren
dieser Art ist mögl2Pti, wie z.B. ein Walzen mit einem nachfolgenden Ziehen in Paßform.
Die Vorteile einer
solchen Massenherstellung liegen nicht nur in
den niederen Kosten und der bei sehr großen Stückzahlen von Kettengliedern gleichbleibenden
Präzision von Form und Maßen, sondern auch in der Gefügeverdichtung und Oberflächengüte
durch diese Herstellverfahren, die zu der hohen Belastbarkeit der Kette und ihrer
Sicherheit gegen Verschleiß und Bruch ebenfalls noch beitragen.
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In der Bewegungsphase der Kettenglieder 1, 2 im Kontakt mit den Scheiben
11 wirken in radialer Richtung an den Kettengliedern 1, 2 nicht nur die starken
Kraftkomponenten infolge ihres kräftigen Druckkontaktes mit den kegelförmigen Laufflächen
der Scheiben 11, sondern auch starke Fliehkräfte infolge der hohen Scheibendrehzahlen.
In dieser Bewegungsphase haben die Kettenglieder 1, 2 beider Gruppen demgegenüber
aber einen gegenseitigen Kontakt an ihren gewölbten Anlageflächen 6, 7, bei dem
die starken Ubertragungskräfte an den Kettengliedern 1, 2 noch schräger an diesen
wirken als in der Bewegungsphase wie gezeichnet mit gestrecktem Kettenstrang, in
dem die geringere Schräglage der Kraftnormalen durch die Gerade 8 gekennzeichnet
ist. Dadurch werden die starken Radialkräfte an den Kettengliedern 1, 2 sicher und
ohne Beeinträchtigung der Kettenfestigkeit abgestützt.
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Die in Fig. 1 im Vergrößerungsmaßstab 5:1 mit zutreffenden maßlichen
Verhältnissen wiedergegebene Gliederkette hat bei einer Gesamtprofilhöhe von 10
mm eine sehr vorteilhafte kleine Gliederteilung von nur 5 mm zwischen den Kettengliedern
1, 2 beider Gruppen; das ist der halbe Betrag von der Kettenprofilhöhe und der Teilung
der Kettenglieder innerhalb einer Gruppe. Auch diese Eigenschaft trägt zu dem günstigen
Lauf- und Geräuschverhalten des hochtourig arbeitenden Getriebes bei und ermöglicht
außerdem zugunsten seiner geringen Größe die kleinen Laufdurchmesser an den Scheiben
11. Mit den genannten Maßen kann die dargestellte Gliederkette mit einer tragenden
Eingriffsbreite an ihren Gliedern 1, 2 von 30 mm eine Spitzenbelastung über beschränkte
Dauer von über 8000 N aufnehmen, was bei einer maximalen Antriebsdrehzahl von 6000
1/min und einem kleinsten Durchmesser ihres Laufkreises an den antreibenden Scheiben
von 60 mm einer maximalen Kurzzeitleistung pro Kettenstrang von rund 150 kW entspricht.
Voraussetzung dafür ist die Verwendung eines legierten Qualitätsstahles für die
Kettenglieder 1, 2 mit einer
hohen Grundfestigkeit, wie sie etwa
der Stahl 18 Cr Ni 8 nach DIN 2.
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17 210 bietet, der bei einer Zugfestigkeit von 1400 N/mm eine Dauer-Schwellfestigkeit
für Biegung von über 1000 N/mm2 hat.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 setzt sich die Gliederkette
aus einer einzigen Sorte von solchen im Querschnitt gleichgeformten Kettengliedern
13 zusammen, die Stege 14, 15 und Nuten 16, 17'für den Eingriff mit den beiden jeweils
benachbarten Kettengliedern auf beiden Breitseiten aufweisen, wobei die beiden Nuten
16, 17 je Kettenglied nach verschiedenen Seiten offen sind. Zu einem Wälzkontakt
bei ihrer Gelenkbewegung liegen auch diese Kettenglieder 13 mit gewölbten Anlageflächen
mit einem bestimmten Wölbungsradius R aneinander, die wie bei der Gliederkette nach
Fig. 1 zu einer unlösbaren Verbindung der Kettenglieder 13 so angeordnet sind, daß
die Singriffsnormale der zu übertragenen Zugkraft schon bei Strecklage der Kette
eine bestimmte Neigung hat. Wie bei den Kettengliedern 1, 2 nach Fig. 1 lassen sich
auch diese Kettenglieder 13 kostengünstig und genau in einem spanlosen Verfahren
herstellen. Dabei ermöglicht auch diese Konstruktion eine hochbelastbare Gliederkette
mit geringem Gewicht für große Drehzahlen.
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Fig. 4 gibt eine Ausgestaltung der Gliederkette nach Fig. 3 zu einem
weiteren Ausführungsbeispiel wieder. Der wiedergegebene Längsschnitt durch ein Kettenglied
ist in Fig. 3 gekennzeichnet. Diese Ausgestaltung besteht darin, daß die Kettenglieder
für ihre Anlage an den Scheiben 18 an beiden Enden solche mit Festsitz aufgesetzten
Druckstücke 19 aufweisen, die zugleich eine Sitzsicherung gegen ein Verschieben
der Kettenglieder 13 aneinander quer zur Kettenstranglinie bilden. In Fig. 3 ist
ein solches plattenförmiges Druckstück 19 strich-punktiert angedeutet, wie es sich
mit seiner Kontur in teilweiser Uberdeckung mit den benachbarten Kettengliedern
befindet und so ein seitliches Verschieben der Kettenglieder aneinander unmöglich
macht. Für die Befestigung der Druckstücke 19 an den Kettengliedern 13 weisen diese
an beiden Enden jeweils eine Nute 20 auf, die das Druckstück 19 unverrückbar mit
Preßsitz aufnimmt. Für ihren Kontakt mit den Scheiben 18 besitzen die Druckstücke
19 dieses Ausführungsbeispieles eine schwachgewölbte Druckfläche 21. Ihrem Zweck
entsprechend sind die Druckstücke 19 kostensparend in einem Prägeverfahren aus hochfestem
Stahl spanlos hergestellt.
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Die Erfindung erlaubt noch mehrere weitere Ausgestaltungen und konstruktive
Abwandlungen, wobei auch noch andere Querschnittsformen für die Kettenglieder möglich
sind. Eine Gliederkette nach der Erfindung ist grundsätzlich auch für Umschlingungsgetriebe
einsetzbar, die nicht stufenlos verstellbar sind, sondern mit einem konstanten Drehzahlverhältnis
arbeiten. Zur weiteren Leistungserhöhung kann ein Getriebe auch mit zwei oder gar
drei dieser Ketten in Parallelschaltung ausgestattet sein. Die Anlageflächen an
den Kettengliedern für ihren gegenseitigen Kontakt können im Profil prinzipiell
auch anders ausgebildet sein als in der Zeichnung dargestellt, beispielsweise in
Gestalt von konkav-konvex gewölbten und so mit Schmiegung im Paar aneinanderliegenden
Anlageflächen, die nur geringe Flächenpressungen bei der Zugkraftübertragung aufkommen
lassen und die Kettenglieder dabei untrennbar aneinander halten.
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